高校GPU云时代来临：让中国特效不再流浪

　　这个春节档，《流浪地球》引爆了全民的观影热潮。电影里无数让人印象深刻的画面，比如地球大气被木星捕获的恢弘景象，等离子光束射向太空推动地球流浪宇宙等，让大家在视觉震撼的同时，也首次注意到了超级大片幕后的特效制作领域。

　　事实上，后期特效制作的难度超乎一般人的想象。由于每个制作项目涉及到的素材量极为庞大，对计算机的运算能力、绘图能力和存储性能要求极高。比如，在《流浪地球》中，一秒钟的画面有24帧，普通渲染1帧需要半个小时，所以1分钟的电影，单是渲染就要耗时1个月。如果没有顶级的软硬件支撑，没有专业的后期人才，根本无法做出高质量的特效。

　　如今，全球电影工业顶级的动画制作，几乎全部采用渲染农场的模式，通过云端调用几千个CPU+GPU资源来应对今天的需求。相比之下，作为专业人才培养和输出的重要阵地，中国高校在日常动画后期的教学中，却普遍还在使用传统的图形工作站和桌面云，不仅在软硬件装备上与国外有不小的差距，糟糕的使用体验也严重影响着日常教学。

　　那么，今天我们就来说说，高校在使用传统的图形工作站和桌面云时遇到了哪些坑，有没有更好的解决方案能够完美地避开这些坑？

　　被传统信息化技术禁锢的教学

　　用过本地图形工作站的人都知道，图形工作站的性能虽然好，但是一旦用起来就要面临一系列的麻烦问题。

　　首先是高额的支出。传统图形工作站的价格远高于普通PC，一个院系若要满足上百名学生的教学需求，就要相应购置上百台图形工作站，硬件费用高达上千万，已远超高校可承受的预算范围。

　　其次是繁琐的运维管理。在高校，图形工作站的管理工作一般是由任课老师或者系主任承担，光是给每个教室几十台图形工作站一台一台的进行手动杀毒、重装系统、安装软件，就耗费了老师们大量的时间，而这些重复劳动占据的是原本属于教学和科研的时间，给老师们日常教研工作带来了巨大的压力。

　　同时，由于老师们并不是专业的IT人员，当图形工作站出现系统问题或宕机时束手无策，只能等待厂商的IT人员到现场来维修。因为等待维修需要较长的时间，总有一部分图形工作站在教学时无法使用，严重影响了教学进度。

　　最后是不灵活的资源使用。目前高校教学的现状是，如果学生想完成一个高质量的后期制作作品，就只能在多媒体教室开门的时间段内使用图形工作站，而一台图形工作站被一人占用，其他人必须等待用完之后再继续使用。换句话说，昂贵的图形工作站设备，闲时完全空置，忙时不够使用，资源完全无法灵活分配和使用。

　　在这种情况下，很多高校开始试点桌面云的建设，利用云计算的优势，大幅度降低管理维护的难度和成本，在教师办公、辅助教学等场景中得到了广泛的认可，但是其缺陷在于，没有办法满足重度图形渲染的场景。对于动画、环艺、视觉传达等专业而言，桌面云的性能跟不上导致画面卡顿、耗时长、软件崩溃、数据丢失等问题，是无法支撑大规模的后期制作和渲染需求的。

　　那么是否存在一种信息化解决方案，能够兼具图形工作站和桌面云的优势，满足重度图形渲染的教学场景呢？

　　GPU云：信息化教育装备的升级

　　答案是肯定的。如今，一种全新的教学信息化技术已经诞生，南开大学、集美大学、河北美术学院、长春建筑学院等高校纷纷开始采用GPU云，对图形工作站等传统教育设备进行升级，以领先的信息化教学手段走在了全国人才培养的前列。

　　GPU云是国内超融合企业ZETTAKIT泽塔云独有的一款GPU虚拟化解决方案，它将传统的“图形工作站+集中存储”IT架构升级为“超融合+GPU云”的云计算架构，既展现了云计算的诸多优势，又能够提供和本地图形工作站一致的计算能力，因此被誉为“云端的图形工作站”。

　　由于GPU云为纯软件部署，与昂贵的本地图形工作站相比，具备非常高的性价比，因而备受用户推崇。自2016年推出以来，泽塔云超融合GPU云已经在教育、测绘、石油、BIM、制造等行业获得数量众多的标杆案例。

　　大家可能会好奇，GPU云使用起来是什么感受，在日常教学中可以起到哪些作用？此次我们就走访集美大学，详解其中的奥秘。

　　实训室管理老师：“再也不需要做这些重复动作，点点鼠标就可以”

　　集美大学美术学院拥有6间实训室，原先每间教室使用30-40台图形工作站。为了管理这200多台设备，实训室的管理老师需要一台台地手动安装各种软件、查杀病毒、修复系统，每天疲于奔命。

　　自从部署泽塔云GPU云平台后，实训室的管理老师就不再需要做这些重复动作，只花了1-2天学习基本操作，就掌握了通过统一云平台对多台设备完成基本维护和软件安装的方法，避免了低效率的重复劳动。

　　管理老师表示：“之前其实装软件都不是很熟悉，现在点点鼠标就可以恢复系统，一次性装好软件，管理起来太方便了。”

　　同时，由于云平台的操作系统和硬件是完全解耦的，任课老师们还可以根据教学需求配置系统和软件，快速部署教学环境，同时也降低了日常运维的难度。

　　任课老师：“教室没有杂音了，上课掉根针都听得见”

　　由于GPU云平台将分散在多个教室的硬件设备，集中部署在数据中心进行统一管理，通过资源的虚拟化，在教室内只需要配备显示器和鼠标等少量设备，就可以享受和本地图形工作站一致的体验，在降低了硬件损坏可能性的同时，也让教室变得更加绿色，不再被多台图形工作站轰鸣的噪音覆盖。

　　任课老师表示，在使用了GPU云平台之后，“教室没有杂音了，上课连掉根针都听得见”。

　　美院学生：“如丝一般流畅的体验”

　　有了GPU云的支撑，老师们可以使用比以前更大的模型来授课，直接使用GPU云资源对大型原始素材进行加工，在重度图像渲染使用场景下，也能获得和本地图形工作站一致的使用体验。

　　在经过严格测试和实际使用后，任课老师表示，GPU云的性能完全满足教学要求，甚至超出了原先的预期，在多人同时使用渲染软件的高并发状况下，体验也很流畅。

　　例如，以前在本地图形工作站上用Maya软件做一个三维人脸，光打开软件就需要3-5分钟，现在全班所有人使用GPU云同时打开软件，也不会超过90s。

　　学生们第一次体验GPU云时，纷纷表示很吃惊，“世上还有如此先进的东西，用起来如丝一般流畅！”

　　课题组老师：“我们也有自己的渲染农场了！”

　　在提升资源利用率方面，GPU云可以灵活分配资源，让高价值的设备不再闲置。例如，上课时，GPU云是云端的图形工作站；下课后和寒暑假，GPU云就变身渲染农场，集中资源处理大规模渲染项目。对于肩负课题项目的老师们来说，拥有自己的渲染农场是一件非常幸福的事情。

　　对于要做图形渲染作业和毕业设计的学生来说，不再需要在多媒体教室内排队使用图形工作站，在宿舍通过网络账号就可以使用高性能的GPU云，完全摆脱了时空的限制。当出现较大负载时，GPU云能自动调配空闲资源，满足大量用户高并发的使用需求。

　　总体而言，GPU云便于老师们统一管理资源，降低维护难度，提升维护效率。同时，在保持和本地图形工作站一致体验的基础上，师生们可以随时随地灵活使用资源，在云端图形工作站和渲染农场等不同场景切换，可以说是新一代的信息化教育装备。

　　对于高校而言，信息化技术已不再是外在辅助手段，而是赋予教育信息化发展的内生动力。不仅是集美大学的GPU云应用实践，越来越多的高校也开启了信息化教育装备的升级，例如：南开大学文学国家级实验教学示范中心与泽塔云联合成立了zVision GPU云实验室，走出了自己的实验教学改革之路。

　　在这样的趋势下，我们有理由相信，当中国高校集体进入GPU云时代，用技术创新升级现代化教学，为中国培养更多的专业人才，未来再造《流浪地球》将不是一个遥不可及的梦想。